(57)【要約】  本発明は、高圧ＥＧＲ装置及び低圧ＥＧＲ装置を備えた内燃機関のＥＧＲシステムの異常をより好適に検出することを目的とする。本発明では、高圧ＥＧＲガス量と低圧ＥＧＲガス量との比率であるＥＧＲガス流量比率について、内燃機関の排気特性の悪化度合いが許容可能なレベルに収まる範囲である流量比率許容範囲を算出する（Ｓ１０３〜Ｓ１０７）。そして、ＥＧＲガス流量比率の推定値が該流量比率許容範囲から外れている場合、ＥＧＲシステムが異常であると判定する（Ｓ１０９〜Ｓ１１２）。
2011132289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に設けられたタービンと吸気通路に設けられたコンプレッサとを有するターボチャージャを備えた内燃機関のＥＧＲシステムであって、
前記タービンよりも上流側の排気通路と前記コンプレッサよりも下流側の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路、及び該高圧ＥＧＲ通路を通って吸気通路に導入される高圧ＥＧＲガスの流量を調節する高圧ＥＧＲ弁を有する高圧ＥＧＲ装置と、
前記タービンよりも下流側の排気通路と前記コンプレッサよりも上流側の吸気通路とを接続する低圧ＥＧＲ通路、及び該低圧ＥＧＲ通路を通って吸気通路に導入される低圧ＥＧＲガスの流量を調節する低圧ＥＧＲ弁を有する低圧ＥＧＲ装置と、
吸気通路に導入される高圧ＥＧＲガスの流量と吸気通路に導入される低圧ＥＧＲガスの流量との比率であるＥＧＲガス流量比率を規定の目標比率に制御する制御手段と、を備えたＥＧＲシステムの異常検出装置において、
実際のＥＧＲガス流量比率を推定する推定手段と、
前記目標比率を基準として、内燃機関の排気特性の悪化度合いが許容可能なレベルに収まるＥＧＲガス流量比率の範囲である流量比率許容範囲を算出する許容範囲算出手段と、
前記推定手段によって推定されたＥＧＲガス流量比率が、前記許容範囲算出手段によって算出された流量比率許容範囲から外れている場合、前記ＥＧＲシステムが異常であると判定する判定手段と、を備えたことを特徴とするＥＧＲシステムの異常検出装置。
【請求項２】
前記許容範囲算出手段が、内燃機関の吸気量に対するＥＧＲガス全体量の比率であるＥＧＲ率、過給圧、又は内燃機関の冷却水温或いは吸入空気温度の少なくともいずれかに基づいて流量比率許容範囲を算出することを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲシステムの異常検出装置。
【請求項３】
前記許容範囲算出手段が、ＥＧＲ率、過給圧、又は内燃機関の冷却水温或いは吸入空気温度と流量比率許容範囲との関係を示すマップを有しており、該マップに基づいて流量比率許容範囲を算出することを特徴とする請求項２に記載のＥＧＲシステムの異常検出装置。
【請求項４】
前記許容範囲算出手段が、ＥＧＲ率及び過給圧に基づいて流量比率許容範囲の標準値である標準流量比率許容範囲を算出し、内燃機関の冷却水温或いは吸入空気温度に基づいて補正係数を算出し、標準流量比率許容範囲を補正係数によって補正することで流量比率許容範囲を算出することを特徴とする請求項２又は３に記載のＥＧＲシステムの異常検出装置。
【請求項５】
排気通路に設けられたタービンと吸気通路に設けられたコンプレッサとを有するターボチャージャを備えた内燃機関のＥＧＲシステムであって、
前記タービンよりも上流側の排気通路と前記コンプレッサよりも下流側の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路、及び該高圧ＥＧＲ通路を通って吸気通路に導入される高圧ＥＧＲガスの流量を調節する高圧ＥＧＲ弁を有する高圧ＥＧＲ装置と、
前記タービンよりも下流側の排気通路と前記コンプレッサよりも上流側の吸気通路とを接続する低圧ＥＧＲ通路、及び該低圧ＥＧＲ通路を通って吸気通路に導入される低圧ＥＧＲガスの流量を調節する低圧ＥＧＲ弁を有する低圧ＥＧＲ装置と、
吸気通路に導入される高圧ＥＧＲガスの流量と吸気通路に導入される低圧ＥＧＲガスの流量との比率であるＥＧＲガス流量比率を規定の目標比率に制御する制御手段と、を備えたＥＧＲシステムの異常検出方法において、
実際のＥＧＲガス流量比率を推定する推定工程と、
前記目標比率を基準として、内燃機関の排気特性の悪化度合いが許容可能なレベルに収まるＥＧＲガス流量比率の範囲である流量比率許容範囲を算出する許容範囲算出工程と、
前記推定工程で推定されたＥＧＲガス流量比率が、前記許容範囲算出工程で算出された流量比率許容範囲から外れている場合、前記ＥＧＲシステムが異常であると判定する判定工程と、を有することを特徴とするＥＧＲシステムの異常検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＧＲシステムの異常検出装置及び異常検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関のＥＧＲシステムとして、高圧ＥＧＲ装置と低圧ＥＧＲ装置とを備えたシステムが開発されている。高圧ＥＧＲ装置は、タービンよりも上流側の排気通路とコンプレッサよりも下流側の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路を備えている。高圧ＥＧＲ装置は、高圧ＥＧＲ通路を介して排気の一部をＥＧＲガス（高圧ＥＧＲガス）として吸気通路に導入する。低圧ＥＧＲ装置は、タービンよりも下流側の排気通路とコンプレッサよりも上流側の吸気通路とを接続する低圧ＥＧＲ通路を備えている。低圧ＥＧＲ装置は、低圧ＥＧＲ通路を介して排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして吸気通路に導入する。【０００３】
このようなＥＧＲシステムにおいては、高圧ＥＧＲ通路を通って吸気通路に導入される高圧ＥＧＲガスの流量（以下、高圧ＥＧＲガス量と称する場合もある）が、該高圧ＥＧＲ通路に設けられた高圧ＥＧＲ弁によって調節される。また、低圧ＥＧＲ通路を通って吸気通路に導入される低圧ＥＧＲガスの流量（以下、低圧ＥＧＲガス量と称する場合もある）が、該低圧ＥＧＲ通路に設けられた低圧ＥＧＲ弁によって調節される。【０００４】
また、上記のようなＥＧＲシステムにおいては、内燃機関の運転状態に応じてＥＧＲガスの導入態様が変更される場合がある。例えば、低負荷低回転運転時には高圧ＥＧＲ装置によって高圧ＥＧＲガスのみを吸気通路に導入する。一方、高回転または高負荷運転時には低圧ＥＧＲ装置によって低圧ＥＧＲガスのみを吸気通路に導入する。そして、その他の中負荷運転時等においては低圧ＥＧＲ装置及び高圧ＥＧＲ装置の両方によって低圧ＥＧＲガス及び高圧ＥＧＲガスを吸気通路に導入する。このように低圧ＥＧＲガス及び高圧ＥＧＲガスの両方を吸気通路に導入する場合、高圧ＥＧＲ弁及び低圧ＥＧＲ弁の開度を調節することで、これらのガスの導入流量の比率（以下、ＥＧＲガス流量比率と称する場合もある）を制御する。【０００５】
ここで、特許文献１には、内燃機関の加速過渡時に、低圧ＥＧＲガス量の変化の応答遅れを考慮して、高圧ＥＧＲ弁の開度を、移行先の運転状態に応じて定められる目標開度より閉じ側の開度に調節する技術が開示されている。また、特許文献２にも、高圧ＥＧＲ装置及び低圧ＥＧＲ装置を備えたＥＧＲシステムに関する技術が開示されている。この特許文献２には、内燃機関の過渡運転時にＥＧＲガスの導入態様が変化した際に、高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとの温度特性が異なることに起因して、内燃機関の排気特性が悪化する虞があることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１７５１３１号公報
【特許文献２】特開２００９−００２１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、高圧ＥＧＲ装置及び低圧ＥＧＲ装置を備えた内燃機関のＥＧＲシステムの異常をより好適に検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、高圧ＥＧＲガス量と低圧ＥＧＲガス量との比率であるＥＧＲガス流量比率について、内燃機関の排気特性の悪化度合いが許容可能なレベルに収まる範囲である流量比率許容範囲を算出する。そして、ＥＧＲガス流量比率の推定値が該流量比率許容範囲から外れている場合、ＥＧＲシステムが異常であると判定する。【０００９】
より詳しくは、本発明に係るＥＧＲシステムの異常検出装置は、
排気通路に設けられたタービンと吸気通路に設けられたコンプレッサとを有するターボチャージャを備えた内燃機関のＥＧＲシステムであって、
前記タービンよりも上流側の排気通路と前記コンプレッサよりも下流側の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路、及び該高圧ＥＧＲ通路を通って吸気通路に導入される高圧ＥＧＲガスの流量を調節する高圧ＥＧＲ弁を有する高圧ＥＧＲ装置と、
前記タービンよりも下流側の排気通路と前記コンプレッサよりも上流側の吸気通路とを接続する低圧ＥＧＲ通路、及び該低圧ＥＧＲ通路を通って吸気通路に導入される低圧ＥＧＲガスの流量を調節する低圧ＥＧＲ弁を有する低圧ＥＧＲ装置と、
吸気通路に導入される高圧ＥＧＲガスの流量と吸気通路に導入される低圧ＥＧＲガスの流量との比率であるＥＧＲガス流量比率を規定の目標比率に制御する制御手段と、を備えたＥＧＲシステムの異常検出装置において、
実際のＥＧＲガス流量比率を推定する推定手段と、
前記目標比率を基準として、内燃機関の排気特性の悪化度合いが許容可能なレベルに収まるＥＧＲガス流量比率の範囲である流量比率許容範囲を算出する許容範囲算出手段と、
前記推定手段によって推定されたＥＧＲガス流量比率が、前記許容範囲算出手段によって算出された流量比率許容範囲から外れている場合、前記ＥＧＲシステムが異常であると判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする。【００１０】
高圧ＥＧＲガス量と低圧ＥＧＲガス量との総量が目標量となっている場合であっても、これらの流量比率が目標比率から大きく外れると内燃機関の排気特性が過剰に悪化する。本発明によれば、このような排気特性の過剰な悪化を伴うＥＧＲシステムの異常を検出することができる。【００１１】
ＥＧＲガス流量比率が目標比率からずれた際の排気特性の悪化度合いは、内燃機関の吸気量に対するＥＧＲガス全体量（高圧ＥＧＲガス量と低圧ＥＧＲガス量との和）の比率であるＥＧＲ率、過給圧、又は内燃機関の冷却水温或いは吸入空気温度等の運転条件に応じて変化する。そこで、本発明において、許容範囲算出手段は、ＥＧＲ率、過給圧、又は内燃機関の冷却水温或いは吸入空気温度の少なくともいずれかに基づいて流量比率許容範囲を算出してもよい。この場合、許容範囲算出手段は、ＥＧＲ率、過給圧、又は内燃機関の冷却水温或いは吸入空気温度と流量比率許容範囲との関係を示すマップを予め有していてもよい。そして、該マップに基づいて流量比率許容範囲を算出してもよい。【００１２】
また、許容範囲算出手段は、ＥＧＲ率及び過給圧に基づいて流量比率許容範囲の標準値である標準流量比率許容範囲を算出し、内燃機関の冷却水温或いは吸入空気温度に基づいて補正係数を算出してもよい。この場合、許容範囲算出手段は、標準流量比率許容範囲を補正係数によって補正することで流量比率許容範囲を算出する。【００１３】
また、本発明に係るＥＧＲシステムの異常検出方法は、
排気通路に設けられたタービンと吸気通路に設けられたコンプレッサとを有するターボチャージャを備えた内燃機関のＥＧＲシステムであって、
前記タービンよりも上流側の排気通路と前記コンプレッサよりも下流側の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路、及び該高圧ＥＧＲ通路を通って吸気通路に導入される高圧ＥＧＲガスの流量を調節する高圧ＥＧＲ弁を有する高圧ＥＧＲ装置と、
前記タービンよりも下流側の排気通路と前記コンプレッサよりも上流側の吸気通路とを接続する低圧ＥＧＲ通路、及び該低圧ＥＧＲ通路を通って吸気通路に導入される低圧ＥＧＲガスの流量を調節する低圧ＥＧＲ弁を有する低圧ＥＧＲ装置と、
吸気通路に導入される高圧ＥＧＲガスの流量と吸気通路に導入される低圧ＥＧＲガスの流量との比率であるＥＧＲガス流量比率を規定の目標比率に制御する制御手段と、を備えたＥＧＲシステムの異常検出方法において、
実際のＥＧＲガス流量比率を推定する推定工程と、
前記目標比率を基準として、内燃機関の排気特性の悪化度合いが許容可能なレベルに収まるＥＧＲガス流量比率の範囲である流量比率許容範囲を算出する許容範囲算出工程と、
前記推定工程で推定されたＥＧＲガス流量比率が、前記許容範囲算出工程で算出された流量比率許容範囲から外れている場合、前記ＥＧＲシステムが異常であると判定する判定工程と、を有することを特徴とする。【００１４】
本発明に係るＥＧＲシステムの異常検出方法によれば、本発明に係るＥＧＲシステムの異常検出装置によって得られる効果と同様の効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高圧ＥＧＲ装置及び低圧ＥＧＲ装置を備えた内燃機関のＥＧＲシステムにおいて、排気特性の過剰な悪化を伴う異常を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例に係る内燃機関及びその吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】内燃機関の運転状態とＥＧＲガスの導入態様との関係を示す図である。
【図３】ＥＧＲ率、過給圧及び冷却水温とＥＧＲガス流量比率と排気特性の悪化度合いとの関係について説明するための図である。
【図４】実施例に係るＥＧＲシステムの異常判定フローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、以下に説明する本発明に係るＥＧＲシステムの異常検出装置の実施形態の説明は、本発明に係るＥＧＲシステムの異常検出方法の実施形態の説明も兼ねるものである。
【００１８】
＜実施例＞
本発明に係るＥＧＲシステムの異常検出装置の実施例について図１〜４に基づいて説明する。ここでは、本発明を車両駆動用のディーゼルエンジンのＥＧＲシステムに適用した場合を例に挙げて説明する。ただし、本発明に係るＥＧＲシステムの異常検出装置は、ガソリンエンジン等のその他の内燃機関のＥＧＲシステムにも適用することができる。
【００１９】
（内燃機関およびその吸排気系の概略構成）
図１は、本実施例に係る内燃機関及びその吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１は４つの気筒２を有する車両駆動用のディーゼルエンジンである。各気筒２には該気筒２内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁３が設けられている。
【００２０】
内燃機関１には、インテークマニホールド４およびエキゾーストマニホールド５が接続されている。インテークマニホールド４には吸気通路６が接続されている。エキゾーストマニホールド５には排気通路７が接続されている。吸気通路６にはターボチャージャ８のコンプレッサ８ａが設置されている。排気通路７にはターボチャージャ８のタービン８ｂが設置されている。
【００２１】
吸気通路６におけるコンプレッサ８ａより下流側にはインタークーラ１０及び第一スロットル弁１２が設けられている。インタークーラ１０は、外気と吸気との間で熱交換を行なうことで、吸気を冷却する。また、第一スロットル弁１２は、吸気通路６の流路断面積を変更することで、該吸気通路６を流通する吸気の流量を調節する。
【００２２】
吸気通路６におけるコンプレッサ８ａより上流側にはエアフローメータ９及び第二スロットル弁１３が設けられている。エアフローメータ９は内燃機関１の吸入空気量を検出する。また、第二スロットル弁１３は、吸気通路６の流路断面積を変更することで、該吸気通路６を流通する吸気の流量を調節する。
【００２３】
また、吸気通路６におけるインタークーラ１０より下流側且つ第二スロットル弁１３より上流側には第一吸気温度センサ１５が設けられている。インテークマニホールド４には第二吸気温度センサ１６及び過給圧センサ１７が設けられている。第一及び第二吸気温度センサ１５,１６は、吸気通路６又はインテークマニホールド４を流れる吸気の温度を検出する。過給圧センサ１７は過給圧（吸気圧）を検出する。
【００２４】
排気通路７におけるタービン８ｂよりも下流側には排気浄化装置１１が設けられている。排気浄化装置１１は、酸化触媒等の触媒や、排気中のＰＭ（Particulate Matter）を捕集するパティキュレートフィルタから構成されている。排気通路７における排気浄化装置１１よりも下流側には排気絞り弁１４が設けられている。排気絞り弁１４は、排気通路７の流路断面積を変更することで、該排気通路７を流通する排気の流量を調節する。
【００２５】
内燃機関１の吸排気系には、排気系を流れる排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系に導入するためのＥＧＲシステムが設けられている。本実施例に係るＥＧＲシステムは、高圧ＥＧＲ装置３０及び低圧ＥＧＲ装置３４を備えている。
【００２６】
高圧ＥＧＲ装置３０は、高圧ＥＧＲ通路３１、高圧ＥＧＲ弁３２及び高圧ＥＧＲクーラ３３を有している。高圧ＥＧＲ通路３１は、その一端がエキゾーストマニホールド５に接続されており、その他端がインテークマニホールド４に接続されている。本実施例では、該高圧ＥＧＲ通路３１を通ってエキゾーストマニホールド５からインテークマニホールド４に導入されるＥＧＲガスを高圧ＥＧＲガスと称する。
【００２７】
高圧ＥＧＲ弁３２及び高圧ＥＧＲクーラ３３は高圧ＥＧＲ通路３１に設けられている。高圧ＥＧＲ弁３２は、高圧ＥＧＲ通路３１の流路断面積を変更することで、インテークマニホールド４に導入される高圧ＥＧＲガスの流量（高圧ＥＧＲガス量）を調節する。高圧ＥＧＲクーラ３３は、高圧ＥＧＲ通路３１を流通する高圧ＥＧＲガスと内燃機関１の冷却水との間で熱交換を行なうことで、高圧ＥＧＲガスを冷却する。
【００２８】
低圧ＥＧＲ装置３４は、低圧ＥＧＲ通路３５、低圧ＥＧＲ弁３６及び低圧ＥＧＲクーラ３７を備えている。低圧ＥＧＲ通路３５は、その一端が排気通路７における排気浄化装置１１より下流側且つ排気絞り弁１４より上流側に接続されており、その他端が吸気通路６における第二スロットル弁１３より下流側且つコンプレッサ８ａより上流側に接続されている。本実施例では、該低圧ＥＧＲ通路３１を通って排気通路７から吸気通路６に導入されるＥＧＲガスを低圧ＥＧＲガスと称する。
【００２９】
低圧ＥＧＲ弁３６及び低圧ＥＧＲクーラ３７は低圧ＥＧＲ通路３５に設けられている。低圧ＥＧＲ弁３６は、低圧ＥＧＲ通路３５の流路断面積を変更することで、吸気通路６に導入される低圧ＥＧＲガスの流量（低圧ＥＧＲガス量）を調節する。低圧ＥＧＲクーラ３７は、低圧ＥＧＲ通路３５を流通する低圧ＥＧＲガスと内燃機関１の冷却水との間で熱交換を行なうことで、低圧ＥＧＲガスを冷却する。
【００３０】
また、内燃機関１の吸排気系には差圧センサ１８が設けられている。該差圧センサ１８は、吸気通路６における低圧ＥＧＲ通路３５の接続部より下流側且つコンプレッサ８ａより上流側の圧力と、低圧ＥＧＲ通路３５における低圧ＥＧＲ弁３６よりも上流側の圧力との差を検出する。
【００３１】
以上述べたように構成された内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が併設されている。ＥＣＵ２０には、エアフローメータ９、第一吸気温度センサ１５、第二吸気温度センサ１６、過給圧センサ１７及び差圧センサ１８が電気的に接続されている。さらに、ＥＣＵ２０には、冷却水温センサ１９、クランクポジションセンサ２１及びアクセル開度センサ２２が電気的に接続されている。冷却水温センサ１９は内燃機関１の冷却水の温度を検出する。クランクポジションセンサ２１は、内燃機関１の機関回転速度に応じたパルス信号を出力する。また、アクセル開度センサ２２は、内燃機関１を搭載した車両のアクセル開度に応じて信号を出力する。これらのセンサの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。
【００３２】
また、ＥＣＵ２０には、燃料噴射弁３、第一スロットル弁１２、第二スロットル弁１３、高圧ＥＧＲ弁３２、低圧ＥＧＲ弁３６が電気的に接続されている。ＥＣＵ２０によってこれらが制御される。
【００３３】
（ＥＧＲ制御）
本実施例においては、内燃機関１の運転状態等に基づいて、ＥＧＲ率（内燃機関１の吸気量に対するＥＧＲガス全体量の比率）の目標値である目標ＥＧＲ率が算出される。そして、ＥＧＲ率を該目標ＥＧＲ率に制御すべくＥＧＲガス量が制御される。
【００３４】
さらに、本実施例においては、内燃機関１の運転状態に基づいてＥＧＲガスの導入態様が変更される。図２は、内燃機関１の運転状態とＥＧＲガスの導入態様との関係を示す図である。図２において、縦軸は内燃機関１の機関負荷Ｑｅを表しており、横軸は内燃機関１の機関回転速度Ｎｅを表している。
【００３５】
ここで、高圧ＥＧＲ装置３０によって高圧ＥＧＲガスのみを導入する態様をＨＰＬモードと称し、低圧ＥＧＲ装置３４によって低圧ＥＧＲガスのみを導入する態様をＬＰＬモードと称する。そして、高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスの両方を導入する態様をＭＰＬモードと称する。
【００３６】
図２に示すように、低負荷低回転領域においてはＨＰＬモードが選択され、高回転領域または高負荷領域においてはＬＰＬモードが選択される。そして、ＨＰＬモードが選択される領域とＬＰＬモードが選択される領域との間に存在する中負荷領域においてＭＰＬモードが選択される。
【００３７】
また、高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲとでは温度等の性状が異なる。そのため、ＭＰＬモードにおいては、ＥＧＲ率が同一であっても、高圧ＥＧＲガス量と低圧ＥＧＲガス量との比率であるＥＧＲガス流量比率が異なると内燃機関１の排気特性が変化する。そこで、本実施例では、内燃機関１の排気特性を考慮し、ＭＰＬモードにおける最適なＥＧＲガス流量比率が目標比率として設定されている。該目標比率は、内燃機関１の機関負荷、機関回転速度、ＥＧＲ率、過給圧、及び内燃機関１の冷却水温等に応じた値として、実験等に基づいて予め定められてる。
【００３８】
そして、ＭＰＬモードでのＥＧＲガス導入時においては、ＥＧＲガス流量比率を目標比率に制御すべく、高圧ＥＧＲガス量と低圧ＥＧＲガス量とがＥＣＵ２０によって制御される。尚、本実施例においては、ＥＧＲガス流量比率を目標比率に制御すべく各ＥＧＲガス量を制御するＥＣＵ２０が、本発明に係る制御手段に相当する。
【００３９】
（ＥＧＲシステムの異常判定）
上記のように、本実施例に係るＥＧＲシステムにおいては、ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に制御されるとともに、ＥＧＲガス流量比率が目標比率に制御される。しかしながら、ＥＧＲシステムに何らかの異常が生じると、ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率となっていても、ＥＧＲガス流量比率が目標比率からずれた状態となる場合がある。
【００４０】
ＥＧＲガス流量比率が目標比率から大きく外れると、内燃機関１の排気特性が過剰に悪化する虞がある。例えば、高圧ＥＧＲガス量の比率が高くなり過ぎると、内燃機関１からのスモークの排出量が増加するために、排気中のＰＭ量が過剰に増加する虞がある。一方、低圧ＥＧＲガス量の比率が高くなり過ぎると、内燃機関１において失火が発生し易くなり、その結果、排気中のＨＣ量及びＣＯ量が過剰に増加する虞がある。
【００４１】
このようなＥＧＲガス流量比率が目標比率からずれたときの排気特性の悪化度合いは、ＥＧＲ率、過給圧及び内燃機関１の冷却水温に応じて変化する。図３は、これらの値とＥＧＲガス流量比率と排気特性の悪化度合いとの関係について説明するための図である。図３（ａ）,（ｂ）,（ｃ）において、縦軸はＥＧＲガス流量比率αを表している。図３（ａ）,（ｂ）,（ｃ）において、横軸はそれぞれＥＧＲ率Ｒｅｇｒ、過給圧Ｐｉｎ、冷却水温Ｔｗを表している。
【００４２】
また、図３（ａ）,（ｂ）,（ｃ）において、一点鎖線Ｌは、各パラメータ（即ち、ＥＧＲ率、過給圧又は冷却水温）に応じた最適なＥＧＲガス流量比率を表している。つまり、各パラメータの値に対し、ＥＧＲガス流量比率が該最適値から外れると内燃機関１の排気特性が悪化することとなる。しかしながら、排気特性の悪化度合いがある程度の範囲内であれば、排気浄化装置１１によって該排気を外部に放出可能なレベルまで浄化することができる。つまり、排気特性の悪化は、ある程度の範囲内であれば許容することができる。
【００４３】
図３（ａ）,（ｂ）,（ｃ）における領域Ｘは、各パラメータの値に対するＥＧＲガス流量比率の許容範囲、即ち内燃機関１の排気特性の悪化度合いが許容可能なレベルに収まる範囲を表している。そして、領域Ｙは高圧ＥＧＲガス量の比率が過剰に高い領域を表しており、領域Ｚは低圧ＥＧＲガス量の比率が過剰に高い領域を表している。
【００４４】
ここで、内燃機関１の排気特性の悪化度合いが許容可能なレベルに収まるＥＧＲガス流量比率の範囲を流量比率許容範囲とする。本実施例では、ＥＧＲ率、過給圧及び冷却水温とＥＧＲガス流量比率と排気特性の悪化度合いとが図３に示すような関係にあることから、該流量比率許容範囲をＥＧＲ率、過給圧及び冷却水温に基づいて算出する。
【００４５】
具体的には、目標比率を基準として、流量比率許容範囲の標準値（以下、標準流量比率許容範囲と称する）をＥＧＲ率及び過給圧に基づいて算出する。標準流量比率許容範囲とＥＧＲ率及び過給圧との関係はマップとして予めＥＣＵ２０に記憶されている。さらに、標準流量比率許容範囲を補正するための補正係数を冷却水温に基づいて算出する。該補正係数と冷却水温との関係もマップとして予めＥＣＵ２０に記憶されている。そして、標準流量比率許容範囲を該補正係数によって補正することで流量比率許容範囲を算出する。
【００４６】
尚、内燃機関１の吸入空気温度が変化した場合、ＥＧＲガス流量比率の最適値及び許容範囲は、図３（ｃ）に示す冷却水温が変化した場合と同様に変化する。そのため、冷却水温に代えて、吸入空気温度を用いて上記補正係数を算出してもよい。
【００４７】
また、ＥＧＲ率、過給圧、又は内燃機関１の冷却水温或いは吸入空気温度のいずれか一つのみをパラメータとして流量比率許容範囲を算出してもよい。しかしながら、上記のように複数のパラメータを組み合わせた算出方法によれば、より高い精度で流量比率許容範囲を算出することができる。また、ＥＧＲガス流量比率に対する排気特性の悪化度合いに影響を与える、これら以外の運転条件をパラメータとして、流量比率許容範囲を算出してもよい。
【００４８】
本実施例においては、上記のような方法で算出された流量比率許容範囲に基づいてＥＧＲシステムの異常判定を行なう。つまり、実際のＥＧＲガス流量比率を推定し、その推定値が流量比率許容範囲から外れているか否かを判別する。そして、該推定値が流量比率許容範囲から外れている場合、ＥＧＲシステムが異常であると判定する。これにより、排気特性の過剰な悪化を伴うＥＧＲシステムの異常を検出することができる。
【００４９】
尚、実際のＥＧＲガス流量比率を推定する方法としては、ＥＧＲ弁の上流側と下流側との差圧、または吸気通路におけるＥＧＲ通路の接続部分の上流側と下流側との吸気温度の差に基づいて、高圧ＥＧＲガス量又は低圧ＥＧＲガス量の少なくともいずれかを推定し、その推定値を用いてＥＧＲガス流量比率を算出する方法を例示することができる。本実施例においては、第一及び第二吸気温度センサ１５,１６によって検出される吸気温度に基づいて高圧ＥＧＲガス量を推定することができる。また、差圧センサ１８によって検出される差圧に基づいて低圧ＥＧＲガス量を推定することができる。
【００５０】
また、ＥＧＲ弁、スロットル弁及び排気絞り弁の開度を検出する開度センサを設置した場合、これらの開度と吸入空気量とをパラメータとするモデル式から高圧ＥＧＲガス量及び低圧ＥＧＲガス量を推定することもできる。高圧ＥＧＲガス量又は低圧ＥＧＲガス量のいずれか一方を推定することができれば、その推定値と全体のＥＧＲガス量とに基づいてＥＧＲガス流量比率を算出することができる。本発明においては、実際のＥＧＲガス流量比率を推定する方法として、他のいかなる方法を採用してもよい。
【００５１】
（異常判定フロー）
以下、本実施例に係るＥＧＲシステムの異常判定フローについて図４に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、ＥＣＵ２０によって所定の間隔で繰り返し実行される。
【００５２】
本フローでは、先ずステップＳ１０１において、ＭＰＬモードでのＥＧＲガスの導入が行なわれているか否かが判別される。ステップＳ１０１において、ＭＰＬモードでのＥＧＲガスの導入が行なわれていると判定された場合、次に、ステップＳ１０２において、ＥＧＲシステムの異常判定の実行条件が成立しているか否かが判別される。ＥＧＲシステムの異常判定の実行条件としては、内燃機関１の運転状態が定常運転状態であることや、エアフローメータ９、第一吸気温度センサ１５、第二吸気温度センサ１６、過給圧センサ１７、差圧センサ１８、及び冷却水温センサ１９等の異常判定のための各種パラメータの値を検出するためのセンサが正常であること等を例示することができる。
【００５３】
ステップＳ１０２において、ＥＧＲシステムの異常判定の実行条件が成立していると判定された場合、次にステップＳ１０３において、ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ及び過給圧Ｐｉｎが取得される。ＥＧＲ率Ｒｅｇｒは、エアフローメータ９によって検出される内燃機関１の吸入空気量及び内燃機関１の運転状態等に基づいて算出される。過給圧Ｐｉｎは、過給圧センサ１７の検出値を読み込むことで取得される。次に、ステップＳ１０４において、ステップＳ１０３で取得されたＥＧＲ率Ｒｅｇｒ及び過給圧Ｐｉｎの値をＥＣＵ２０に記憶されたマップに代入することで、標準流量比率許容範囲が算出される。
【００５４】
次に、ステップＳ１０５において、内燃機関１の冷却水温Ｔｗが取得される。該冷却水温Ｔｗは、冷却水温センサ１９の検出値を読み込むことで取得される。次に、ステップＳ１０６において、ステップＳ１０５で取得された冷却水温Ｔｗの値をＥＣＵ２０に記憶されたマップに代入することで、標準流量比率許容範囲を補正するための補正係数が算出される。
【００５５】
次に、ステップＳ１０７において、ステップＳ１０４で算出された標準流量比率許容範囲を、ステップＳ１０６で算出された補正係数によって補正することで、流量比率許容範囲が算出される。尚、本実施例においては、ステップ１０３からステップＳ１０７の処理を実行するＥＣＵ２０が、本発明に係る許容範囲算出手段に相当する。
【００５６】
次に、ステップＳ１０８において、現時点の実際のＥＧＲガス流量比率αが取得される。該ＥＧＲガス流量比率αは、上述した推定方法によって推定される。尚、ここでのＥＧＲガス流量比率αは、低圧ＥＧＲガス量に対する高圧ＥＧＲガス量の比率として算出されるものとする（即ち、α＝高圧ＥＧＲガス量／低圧ＥＧＲガス量）。
【００５７】
次に、ステップＳ１０９において、ステップＳ１０８で取得されたＥＧＲガス流量比率αが、ステップＳ１０７において算出された流量比率許容範囲の下限値αｍｉｎより小さいか否かが判別される。このステップＳ１０９において、肯定判定された場合、ステップＳ１１１において、ＥＧＲシステムに低圧ＥＧＲガス量の比率が過剰に高くなる異常が生じていると判定される。
【００５８】
一方、ステップＳ１０９において、否定判定された場合、次にステップＳ１１０において、ステップＳ１０８で取得されたＥＧＲガス流量比率αが、ステップＳ１０７において算出された流量比率許容範囲の上限値αｍａｘより大きいか否かが判別される。このステップＳ１１０において、肯定判定された場合、ステップＳ１１２において、ＥＧＲシステムに高圧ＥＧＲガス量の比率が過剰に高くなる異常が生じていると判定される。そして、ステップＳ１１０において、否定判定された場合、ステップＳ１１３において、ＥＧＲシステムは正常であると判定される。
【００５９】
上記ＥＧＲシステムの異常判定のフローによれば、高圧ＥＧＲガスの比率が過剰に高くなる異常と低圧ＥＧＲガスの比率が過剰に高くなる異常とをそれぞれ検出することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１・・・内燃機関
４・・・インテークマニホールド
５・・・エキゾーストマニホールド
６・・・吸気通路
７・・・排気通路
８・・・ターボチャージャ
８ａ・・コンプレッサ
８ｂ・・タービン
９・・・エアフローメータ
１２・・第一スロットル弁
１３・・第二スロットル弁
１４・・排気絞り弁
１５・・第一吸気温度センサ
１６・・第二吸気温度センサ
１７・・過給圧センサ
１８・・差圧センサ
１９・・冷却水センサ
２０・・ＥＣＵ
３０・・高圧ＥＧＲ装置
３１・・高圧ＥＧＲ通路
３２・・高圧ＥＧＲ弁
３４・・低圧ＥＧＲ装置
３５・・低圧ＥＧＲ通路
３６・・低圧ＥＧＲ弁
【図１】
2011132289.tif 000003
【図２】
2011132289.tif 000004
【図３】
2011132289.tif 000005
【図４】
2011132289.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成23年2月4日(2011.2.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に設けられたタービンと吸気通路に設けられたコンプレッサとを有するターボチャージャを備えた内燃機関のＥＧＲシステムであって、
前記タービンよりも上流側の排気通路と前記コンプレッサよりも下流側の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路、及び該高圧ＥＧＲ通路を通って吸気通路に導入される高圧ＥＧＲガスの流量を調節する高圧ＥＧＲ弁を有する高圧ＥＧＲ装置と、
前記タービンよりも下流側の排気通路と前記コンプレッサよりも上流側の吸気通路とを接続する低圧ＥＧＲ通路、及び該低圧ＥＧＲ通路を通って吸気通路に導入される低圧ＥＧＲガスの流量を調節する低圧ＥＧＲ弁を有する低圧ＥＧＲ装置と、
吸気通路に導入される高圧ＥＧＲガスの流量と吸気通路に導入される低圧ＥＧＲガスの流量との比率であるＥＧＲガス流量比率を規定の目標比率に制御する制御手段と、を備えたＥＧＲシステムの異常検出装置において、
実際のＥＧＲガス流量比率を推定する推定手段と、
前記目標比率を基準として、内燃機関の排気特性の悪化度合いが許容可能なレベルに収まるＥＧＲガス流量比率の範囲である流量比率許容範囲を、内燃機関の吸気量に対するＥＧＲガス全体量の比率であるＥＧＲ率に基づいて算出する許容範囲算出手段と、
前記推定手段によって推定されたＥＧＲガス流量比率が、前記許容範囲算出手段によって算出された流量比率許容範囲から外れている場合、前記ＥＧＲシステムが異常であると判定する判定手段と、を備えたことを特徴とするＥＧＲシステムの異常検出装置。
【請求項２】
前記許容範囲算出手段が、ＥＧＲ率に加えて、過給圧又は内燃機関の冷却水温
或いは吸入空気温度の少なくともいずれかに基づいて流量比率許容範囲を算出することを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲシステムの異常検出装置。
【請求項３】
前記許容範囲算出手段が、ＥＧＲ率、過給圧、又は内燃機関の冷却水温或いは吸入空気温度と流量比率許容範囲との関係を示すマップを有しており、該マップに基づいて流量比率許容範囲を算出することを特徴とする請求項２に記載のＥＧＲシステムの異常検出装置。
【請求項４】
前記許容範囲算出手段が、ＥＧＲ率及び過給圧に基づいて流量比率許容範囲の標準値である標準流量比率許容範囲を算出し、内燃機関の冷却水温或いは吸入空気温度に基づいて補正係数を算出し、標準流量比率許容範囲を補正係数によって補正することで流量比率許容範囲を算出することを特徴とする請求項２又は３に記載のＥＧＲシステムの異常検出装置。
【請求項５】
排気通路に設けられたタービンと吸気通路に設けられたコンプレッサとを有するターボチャージャを備えた内燃機関のＥＧＲシステムであって、
前記タービンよりも上流側の排気通路と前記コンプレッサよりも下流側の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路、及び該高圧ＥＧＲ通路を通って吸気通路に導入される高圧ＥＧＲガスの流量を調節する高圧ＥＧＲ弁を有する高圧ＥＧＲ装置と、
前記タービンよりも下流側の排気通路と前記コンプレッサよりも上流側の吸気通路とを接続する低圧ＥＧＲ通路、及び該低圧ＥＧＲ通路を通って吸気通路に導入される低圧ＥＧＲガスの流量を調節する低圧ＥＧＲ弁を有する低圧ＥＧＲ装置と、
吸気通路に導入される高圧ＥＧＲガスの流量と吸気通路に導入される低圧ＥＧＲガスの流量との比率であるＥＧＲガス流量比率を規定の目標比率に制御する制御手段と、を備えたＥＧＲシステムの異常検出方法において、
実際のＥＧＲガス流量比率を推定する推定工程と、
前記目標比率を基準として、内燃機関の排気特性の悪化度合いが許容可能なレベルに収まるＥＧＲガス流量比率の範囲である流量比率許容範囲を、内燃機関の吸気量に対するＥＧＲガス全体量の比率であるＥＧＲ率に基づいて算出する許容範囲算出工程と、
前記推定工程で推定されたＥＧＲガス流量比率が、前記許容範囲算出工程で算出された流量比率許容範囲から外れている場合、前記ＥＧＲシステムが異常であると判定する判定工程と、を有することを特徴とするＥＧＲシステムの異常検出方法。
【国際調査報告】
2011132289.tif 000007
2011132289.tif 000008
2011132289.tif 000009
2011132289.tif 000010